[發明專利]基于平行估計的MEMS陀螺儀參數辨識驅動控制方法

有效

• 申請號: 201910648374.7
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110389529B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 許斌;張睿;魏琦
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

1.一種基于平行估計的MEMS陀螺儀參數辨識驅動控制方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：考慮存在正交誤差的MEMS陀螺動力學模型為：

其中，m為檢測質量塊的質量；Ω_z為陀螺輸入角速度，和x^*分別為MEMS陀螺儀檢測質量塊沿驅動軸的加速度、速度和位移，和y^*分別為沿檢測軸的加速度、速度和位移，和為靜電驅動力，c_xx和c_yy為阻尼系數，k_xx和k_yy為剛度系數，和為非線性系數，c_xy和c_yx為阻尼耦合系數，k_xy和k_yx為剛度耦合系數；上述參數根據振動式硅微機械陀螺參數選取；

取無量綱化時間t＝ω_ot^*，無量綱化位移x＝x^*/q₀，y＝y^*/q₀，其中ω₀為參考頻率，q₀為參考長度，對MEMS陀螺動力學模型進行無量綱化處理，并在等式兩邊同時除以得到

其中，和x分別為MEMS陀螺儀檢測質量塊沿驅動軸的無量綱加速度、無量綱速度和無量綱位移，和y分別為沿檢測軸的無量綱加速度、無量綱速度和無量綱位移；

重新定義

則式(2)可以改寫為

定義θ₁＝[x,y]^T，則式(3)可寫為

其中，U＝[u₁,u₂]^T，F(Φ)＝[f₁,f₂]^T，

定義

對F(Φ)進行線性參數化，得到

F(Φ)＝WΦ (5)

步驟2：給出MEMS陀螺動力學式(1)的參考軌跡為

其中，和分別為檢測質量塊沿驅動軸和檢測軸的參考振動位移信號，和分別為驅動軸和檢測軸振動的參考振幅，ω₁和ω₂分別為驅動軸和檢測軸振動的參考角頻率，和分別為驅動軸和檢測軸振動的相位；

則無量綱動力學式(4)的參考軌跡為

θ_1d＝[x_d,y_d]^T，

其中，且待設計參數

定義跟蹤誤差為

e₁＝θ_1d-θ₁，e₂＝θ_2d-θ₂，

則控制器設計為

U＝U_n+U_pd-U_ad (9)

U_pd＝K₁e₁+K₂e₂ (11)

其中，是W的估計值，待設計參數和滿足Hurwitz條件；

步驟3：定義模型預測誤差為

其中，為θ₂的估計值，由以下平行估計模型得到

其中，為的導數，待設計參數滿足Hurwitz條件；

給出動力學參數更新律為

其中，和為待設計矩陣；

步驟4：基于參數自適應律式(15)設計控制器式(9)驅動無量綱動力學(4)，并通過量綱轉換返回MEMS陀螺動力學模型(1)，實現陀螺驅動控制及動力學參數辨識。